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Misure e controlli

Il progetto ARETHA, partito a Milano, dovrebbe dimostrare la fattibilità di un pannello solare termico come descritto nella sezione “Principio di funzionamento” di questo sito. Con questo scopo sono stati costruiti due prototipi: uno piccolo di circa 1 m2 e uno grande di circa 10 m2. Ognuno usa un unico radiatore di automobile.Dopo aver costruito il piccolo ARETHA, il progetto è stato orientato verso la massimizzazione della sua superficie con un solo radiatore, ottimizzando la forma e calcolando la sua efficienza nella conversione dall’energia solare all’acqua calda. Per questo motivo si è reso necessario un sistema di misura dei vari parametri. Un tale sistema è stato costruito a costi bassi usando la scheda Arduino e qualche sensore di tipo commerciale.Le misure effettuate sono:

n. 8 punti di temperatura in diverse parti del prototipo (acqua in ingresso, acqua in uscita, aria vicino al radiatore, aria in diversi punti del pannello);

n. 1 misura di portata d’acqua all’interno del radiatore;

n. 1 misura di irradianza solare globale sul piano del pannello.

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Il sistema controlla inoltre l’accensione e lo spegnimento di una pompa, che muove l’acqua nel circuito primario, e la velocità del ventilatore.Una scheda Arduino è dedicata all’acquisizione e archiviazione dei dati, essa controlla anche i dispositivi esterni. Una seconda scheda Arduino pilota un display LCD e la trasmissione dei dati su Internet.Le due schede Arduino sono equipaggiate con un data-logger shield ed un ethernet shield rispettivamente.Le temperature sono state misurate con un sensore chip, il DS18B20 prodotto dalla Maxim IC. Questo sensore rileva i gradi centigradi con una risoluzione fino a 12 bit. La sua precisione è migliore di 0,5 °C e misura temperature in un range da -55 a +125 °C. Ogni sensore ha un unico numero di serie a 64 bit marcato al suo interno, permettendo a un gran numero di sensori di essere usati sullo stesso bus dati.Il sensore usa l’interfaccia 1-Wire, compatibile con Arduino per mezzo della libreria gratuita “DallasTemperature”.Questo sensore ha tre terminali: alimentazione, dati e massa. La linea dati è usata sia come input che come output.In ARETHA, tutti i sensori di temperatura sono collegati ad un unico cavo schermato a due conduttori con lo schermo a massa.

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La misura della portata d’acqua nel circuito primario di ARETHA è molto importante per il calcolo del bilancio energetico. Un valore medio di portata è ottenuto con questo contatore volumetrico (vedi la foto). Un relè magnetico, all’interno del contatore, chiude un circuito ogni 10 litri d’acqua che gli passano attraverso.Arduino conta quante chiusure del circuito avvengono in un certo tempo, e calcola la portata.

 

L’irradianza globale solare è misurata con un piranometro Kipp & Zonen CMP6.

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La scatola visibile nella foto contiene le due schede Arduino con i loro shield (data-logger e ethernet), con un display LCD a 16x2 caratteri. Nella foto sono mostrate tre delle otto temperature in decimi di grado. Dopo le temperature, il display mostra anche il valore della portata e lo stato della pompa e del ventilatore.Tutti i parametri, aggiornati ogni 30 s, sono visibili qui per mezzo del programma web server caricato su Arduino.

 

 

 

 

Opuscolo illustrativo

Immagini della realizzazione

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